Введение к работе
Актуальность темы
Информационная поддержка управленческих задач по организации медицинской помощи на территориально-региональном уровне требует комплексного оценивания состояния территорий по медико-демографическим показателям. Для решения задач оценивания качества медицинской помощи необходимо построение информационных моделей медицинских услуг и развитие методов формирования и картографического анализа показателей здравоохранения. Работы в этом направлении должны основываться на рассмотрении объективных показателей заболеваемости, доступности и эффективности медицинской помощи.
Для анализа больших объемов данных, распределенных по времени и по территориям, для подведения итогов работы учреждений здравоохранения, выделения приоритетных проблем, анализа медико - демографической обстановки, основанного на информации, собираемой учреждениями здравоохранения, как по территории в целом, так и по административно-территориальным единицам, целесообразно применение технологии геоинформационных систем (ГИС).
ГИС широко используются для визуализации и анализа территориально распределенных данных. Особенно актуально использование ГИС для здравоохранения. Тем не менее, в настоящее время в этой предметной области применение ГИС недостаточно. Особенностью является то, что при рассмотрении показателей здоровья населения возникает потребность оценивать не только отдельные показатели, но обобщенный вклад нескольких, зачастую разнородных, показателей. В связи с тем, что показатели заданы в разных смысловых шкалах и вносят разный вес в агрегированное решение, целесообразно применение теории нечетких множеств и нечеткого вывода. Этот подход позволяет, используя качественные лингвистические значения показателей, описать связи между ними в виде нечетких правил и построить результирующие агрегированные показатели. Таким образом, для решения задач информационной поддержки управления здравоохранением актуально применение ГИС, основанной на систематизации медицинских услуг и дополненной аппаратом нечеткого вывода.
Цель работы - разработка моделей и методов построения геоинформационных систем с применением аппарата нечеткого вывода для комплексного анализа территориально-привязанных показателей здравоохранения на основе систематизации медицинских услуг.
РОС-НАЦИОНАЛММя КИСЛІЮ ТЕ« А
Задачи диссертационной работы:
Исследование проблемы анализа состояния здоровья населения и ресурсов системы здравоохранения посредством геомоделирования и построения комплексных показателей здравоохранения, основанных на стандартах медицинских услуг;
Разработка гибридной информационной модели, объединяющей ГИС с моделью нечеткого вывода для формирования и картографического анализа комплексных показателей здоровья и здравоохранения;
Разработка информационной модели для стандартизации медицинских услуг, позволяющей формировать аналитические измерения и показатели для анализа в ГИС;
Программная реализация аналитической геоинформационной системы «Атлас здоровья», дополненной аппаратом нечеткого вывода, и подсистемы для стандартизации медицинских услуг;
Применение разработанных методических и программных средств для оценивания состояния здоровья и эффективности управления в системе территориального здравоохранения и обязательного медицинского страхования (ОМС).
Основание для выполнения работы
Актуальность работы подтверждается тем, что диссертация выполнена в соответствии с приоритетным направлением фундаментальных исследований РАН по информационно-телекоммуникационным технологиям, по плановым темам института в рамках фундаментальных и прикладных исследований СО РАН по темам "Разработка математического и программного обеспечения интеллектуальных информационно-аналитических систем" и "Разработка Единой информационной системы здравоохранения и обязательного медицинского страхования".
Работа выполнена при методологической, информационной и финансовой поддержке Управления здравоохранения администрации Красноярского края, Красноярского краевого медицинского информационно-аналитического центра и Красноярского краевого фонда обязательного медицинского страхования.
Методы исследований, применяемые в работе, основаны на методологии системного анализа, теории баз данных, методологии объектно-ориентированного проектирования, методах представления и обработки пространственно распределенной информации в геоинформационных системах, методологии инженерии знаний, теории нечетких множеств.
Основная идея работы заключается в разработке методических, алгоритмических и программных средств для построения гибридных гео-информационных систем, включающих механизмы нечеткого вывода и основанных на информационном моделировании медицинских услуг.
Информационная модель медицинских услуг, построенная на основе территориальных и федеральных классификаторов, позволяет формализовать описание этапов и методов оказания медицинской помощи, а также определить аналитические измерения для построения специализированных и обобщенных показателей здравоохранения.
Представленные в работе модели можно рассматривать совместно как двухуровневую иерархическую модель, в основание которой положена модель оказания медицинских услуг, влияющая на медико-демографические и финансовые показатели, а над нею расположена модель качественной оценки этого влияния с применением ГИС. Таким образом, отображение изменений, связанных с внедрением моделей оказания медицинской помощи, можно прослеживать через геоинформационную модель здоровья населения, визуализируя динамику изменения показателей по времени и территориям. Причем обобщенные показатели формируются с применением аппарата нечеткого вывода.
Оригинальная геоинформационная система «Атлас здоровья» предназначена для качественной оценки показателей здоровья населения и функционирования органов здравоохранения в территориальном и временном разрезах. Представляемая ГИС позволяет формировать и визуализировать специализированные и обобщенные показатели с применением средств нечеткого вывода, встроенных в ГИС и обеспечивающих выявление закономерностей состояния и развития медико-демографической обстановки.
Новые научные результаты
Разработан новый гибридный технологический подход к построению аналитических геоинформационных систем с применением аппарата нечеткой логики для агрегирования семантических данных в ГИС.
Предложены оригинальная модель представления знаний в форме нечетких мультиправил и алгоритм нечеткого вывода для построения обобщенных территориально распределенных аналитических показателей состояния здоровья населения и ресурсов системы здравоохранения.
-По-новому выполнена систематизация показателей здоровья и здравоохранения, в основу которой положены информационные модели технологий оказания медицинских услуг.
- Впервые в применении к системе территориального здравоохранения разработана оригинальная аналитическая геоинформационная система «Атлас здоровья», реализующая комплексный подход к анализу показателей здоровья населения с помощью технологий нечеткого вывода.
Положения, выдвигаемые на защиту:
1. Предложены модель нечетких знаний и алгоритм нечеткого вывода,
позволяющие представлять и использовать нечеткие правила для
построения обобщенных качественных показателей здравоохране
ния, имеющих территориальную привязку.
2. Разработана информационная модель технологий оказания меди
цинских услуг, опирающаяся на федеральные и территориальные
справочники и классификаторы, которая позволяет формализовать
описание этапов и методов оказания медицинской помощи, а также
определить аналитические измерения для построения специализи
рованных и обобщенных показателей.
3.Разработана информационная модель, интегрирующая технологии экспертных и геоинформационных систем, для формирования и визуализации показателей здоровья населения и ресурсов здравоохранения. 4.Выполнены проектирование, программная реализация и информационное наполнение аналитической геоинформационной системы «Атлас здоровья» для формирования и картографического анализа показателей здоровья и здравоохранения; Практическая значимость. Предложенные модели организации медицинской помощи позволяют систематизировать процессы анализа медико-демографического состояния территорий и осуществлять информационную поддержку принятия решений при планировании медицинской помощи и распределении ресурсов здравоохранения. Представленные модели и системы, построенные на их основе, используются в работе Управления здравоохранения администрации Красноярского края, Красноярского краевого медицинского информационно-аналитического центра и Красноярского Краевого фонда обязательного медицинского страхования. Программные продукты внедрены в промышленную эксплуатацию, что подтверждено актами о внедрении.
Достоверность и обоснованность результатов диссертации определяются:
результатами исследования современного состояния проблемы автоматизированной информационной поддержки управления здравоохранением;
результатами анализа существующих методов и нормативных документов по организации и стандартизации медицинской помощи;
теоретическим обоснованием построенных информационных моделей медицинских услуг и геоинформационной модели для картографического анализа состояния территорий, выполненным с применением методологии системного анализа и технологий системного проектирования;
результатами систематического применения аналитической ГИС «Атлас здоровья» в практической деятельности органов управления здравоохранением и обязательным медицинским страхованием Красноярского края,
результатами использования аналитической ГИС «Атлас здоровья» для исследования состояния здоровья и ресурсов здравоохранения, которые представлены в книге "Здоровье населения и здравоохранение Красноярского края на рубеже веков";
результатами анализа перспектив дальнейшего развития предлагаемого подхода по интеграции его с технологиями оперативного анализа данных и использованию разработанных методических и программных средств в задачах планирования медицинской помощи.
Личный вклад автора. Основные теоретические и практические результаты, изложенные в работе, получены лично автором. А именно: разработана информационная модель для стандартизации медицинских услуг, создана программная система их заполнения и ведения. Разработана информационная модель показателей здоровья населения. Выполнено проектирование программной системы «Атлас здоровья» и разработана ее картографическая подсистема. Предложен, программно реализован и апробирован подход для построения агрегированных показателей с применением модели нечеткого вывода.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы представлены на: Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы информатизации региона» (Красноярск, 1998, 2003); VI Всероссийском семинаре «Нейроинформатика и ее приложения» (Красноярск, 1998); Межвузовской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Информатика и информационные технологии» (Красноярск,
1998); V научной конференции, посвященной 275-летию Российской академии наук «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф» (Красноярск, 1999); Всесибир-ском конгрессе женщин-математиков (Красноярск, 2000,2004); XXXVIII международной научно-студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2000); IV Всероссийской конференции с международным участием "Новые информационные технологии в исследовании сложных структур" (Томск, 2002); Всероссийской конференции "Информационно-аналитические системы и технологии в здравоохранении и обязательном медицинском страховании" (Красноярск, 2002).
Программные продукты, созданные в ходе исследований, демонстрировались на II Объединенной научной сессии Сибирских отделений РАН и РАМН «Новые технологии в медицине» (Новосибирск, 2002); Первом региональном форуме «Сибирская индустрия информационных систем» (Новосибирск, 2002); Выставке в рамках Всероссийской конференции «Информационно-аналитические системы и технологии в здравоохранении и ОМС» (Красноярск, 2002); Выставке в рамках Научно-практической конференции «Общественное здоровье: стратегия развития в регионах Сибири» (Новосибирск, 2002); Ш специализированной выставке и конференции «Информационные технологии в медицине -2002». (Москва, Всероссийский выставочный центр, 2002); V специализированной выставке и конференции «Информационные технологии в медицине - 2004». (Москва, Всероссийский выставочный центр, 2004).
Публикации: По теме диссертации опубликовано 8 работ, список которых приводится в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, списка использованных источников и 5 приложений. Основное содержание работы изложено на 130 страницах текста, содержит 40 рисунков, 2 таблицы, 17 формул. Список использованных источников включает 93 наименования.
